關于深井鉆井技術工藝的探討

賈占位

中國石油集團川慶鉆探工程有限公司長慶鉆井總公司，中國·陜西 榆林710014

1 引言

深井鉆井是一項比較復雜的工程，在實際工作過程中除了需要借助專業(yè)的理論知識之外，還需要利用先進的技術與設備。由于深井與其他形式作業(yè)存在很大的不同，深度比較深、難度非常大，在勘探過程中很容易遇到各種問題，一旦預測不準確，便會對鉆井的效果產生極大的影響。因此，通過找出深井鉆井過程中存在的問題以及相應的影響因素，采取對應的優(yōu)化措施，提升深井鉆井技術工藝。

2 深井鉆井過程中存在的問題

2.1 深度與溫度壓力問題

在深井鉆井中，隨著深度的增加，鉆井技術難度也隨之增加，且地下溫度比較高，在應用鉆井技術的時候會受到多種因素的影響，并且還會影響鉆井液的穩(wěn)定性，對鉆井工作產生較大的影響。同時，隨著井深的增加，巖層壓力逐漸增大，鉆井技術工藝在應用過程中會受到壓力影響，無法充分發(fā)揮其最大的作用，設備在應用過程中也會存在一定的難度，對于壓力大的工程很難滿足其使用條件。

2.2 井斜問題

在深井鉆井施工過程中，鉆孔傾斜是很可能出現(xiàn)的一大問題，孔斜度數過大的話，則會嚴重影響鉆井過程以及成井質量，尤其是對于地層結構比較復雜的地帶，孔斜控制難度大大增加，鉆井的費用以及速度都會受到影響，情況嚴重的話還可能導致井孔出現(xiàn)報廢情況。在以往的導向鉆具組合中，其本身屬于穩(wěn)斜鉆具，當出現(xiàn)井斜的時候，只能夠根據定向進行糾斜；在轉盤轉速比較高的時候，偏軸鉆具組合才能形成比較穩(wěn)定的公轉，不過鉆具會出現(xiàn)嚴重的磨損情況[1]。

2.3 設備落后問題

當前，我國使用的深井鉆井機大多是在20世紀七八十年代進口的，鉆井機的性能比較低，還有部分井下儀器、工具等出現(xiàn)嚴重的老化，已經無法適應一些比較復雜地形的深井鉆井要求，這不僅對鉆速產生較大的影響，還存在較大的安全隱患。同時，由于設備比較陳舊、落后，且深井深部的巖石密度和硬度比較大，井深越深，牙輪鉆頭受到的破壞越嚴重，其使用壽命也會逐漸降低，從而導致鉆速降低、周期延長。

3 深井鉆井技術工藝的優(yōu)化措施

3.1 提升深部井段的鉆井速度

在深部井段鉆進時，很容易受到多種因素的影響而降低鉆井速度，尤其是泥質砂巖等物質，在地層的覆蓋下，其密度以及硬度都大大增加，雖然在常壓下巖石脆性較好，但是，由于在地層壓力下密性增加，深部井段的泥質砂巖等具有硬塑性以及塑脆性，從而導致鉆石工作難度增加，對鉆頭來說更具挑戰(zhàn)性。同時，由于井深的增加以及鉆井液密度的增加，井底破碎的巖屑很難脫落，所以，在深部井段鉆井的時候，鉆速非常低，很難達到較好的破碎效果，而提升鉆速、縮短鉆井周期是當前面臨的一大問題。隨著技術的發(fā)展，研究出的人造金剛石孕鑲鉆頭以及高速渦輪動力鉆具組合，能夠提升鉆井參數，并促進深部井段鉆井速度的提升，金剛石孕鑲鉆頭與牙齒鉆頭相比，具有極大的優(yōu)勢，并且鉆速是以往的三至十倍[2]。

3.2 防斜打直技術

深井井段通過比較長，一不留神就可能使鉆井軌道出現(xiàn)偏移，導致與預期位置發(fā)生較大的差異，這對鉆井工作也會產生較大的困難，嚴重的話還會發(fā)生較大事故。在深井鉆井過程中，鉆柱通?？吭诰诘囊粋龋诰叩男D過程中，會出現(xiàn)較大的摩擦，在井斜突變井段，鉆柱會發(fā)貨所能彎曲，從而出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，甚至導致卡鉆或者井壁坍塌。在實際工作中，井斜較大的話很容易影響分層開采，而注水也會造成油管或者抽油桿的磨損，或者引發(fā)安全事故。在鉆井工作中，鉆進技術、地質、鉆具、設備等各種因素都會引起井斜，所以，應采取有效的措施進行預防。第一，螺桿鉆具井斜控制技術。防斜單彎螺桿鉆具組合屬于一種偏心鉆具，借助其轉動時的離心慣性力，加大鉆頭側向力，從而有效地進行降斜。第二，高鉆壓條件鐘擺鉆具。隨著鉆壓的增加，鉆頭側向力也有增加的趨勢，不過，影響比較??；在鉆壓的增加下，鉆頭轉角隨之增大，不過沒有太大的變化，數值通常處于0.25°左右，因為鉆頭轉角產生的井斜比較突出。從鉆頭側向力來看，在小的鉆頭側向力以及大的鉆頭轉角作用下，鉆頭轉角對井斜影響更為明顯，這也說明雙穩(wěn)定器鐘擺鉆具組合不適合在小井斜下使用高鉆壓進行鉆進。第三，非旋轉可變形鉆柱穩(wěn)定器。剛性穩(wěn)定器會隨著鉆柱進行旋轉，在這個過程中很容易產生扭矩，從而出現(xiàn)阻卡現(xiàn)象，根據這種情況，使用這種穩(wěn)定器能夠有效地控制井斜[3]。

3.3 減少技術套管的磨損

在深井作業(yè)中，技術套管磨損是比較典型的問題，技術套管通常是封隔較為復雜的地層，在鉆井過程中，需要受到鉆具磨損的影響，并且還要承受內壓。一般情況下，套管磨損以偏磨為主，經過偏磨之后，套管橫截面出現(xiàn)月牙形狀，且該部位壁厚最薄，導致套管抗內壓強度大大降低。因此，在實際工作中應采取有效的措施弱化技術套管的磨損，在設計的時候就應確保套管具有較強的抗磨損能力以及抗壓強度，有效地減小套管磨損，提升套管的安全系數，保障局部鉆井的安全性，促進鉆井質量的提升[4]。

3.4 提高大直徑井段的鉆井速度

深井大直徑井段鉆井速度較慢是深井鉆井中面臨的一大問題，在實際工作中，想要提升大直徑井段鉆井速度，就需要提供能量，解決排量的問題。一般情況下，通過使用大尺寸的鉆桿以及鉆鋌，提供相應的能量，并完善大尺寸的鉆頭結構，適當增加鉆頭移軸距以及適應高轉的性能，在深井鉆進過程中，注重井下動力鉆具以及復合鉆進技術的結合，從而促進鉆井速度的提升。

3.5 提高小直徑井段的鉆井速度

想要提升小直徑井段的鉆井速度，就應加強對鉆頭的改進，一般情況下，小直徑井眼主要指的是直徑低于200mm 的井眼，如果使用普通的小直徑鉆頭，很容易對鉆頭產生破壞，并且鉆井的速度也比較慢。同時，這種鉆井技術的成本比較高，且深井的內部環(huán)境較差、空間較小，在鉆井過程中很容易受到各種因素的影響，導致鉆速非常慢。針對這一情況，想要提升鉆井的速度看，就應使用合適的鉆頭以及相應的工具，確保與小直徑井段相適應，從而促進鉆井效率的提升。動態(tài)壓井法是比較常見的一種，這種方法主要是借助循環(huán)泥漿產生的壓力損耗，降低底層壓力，有效地控制壓力、改善排量，不僅有助于提升鉆頭速度，還能夠增加安全系數[5]。

4 結語

在深井鉆井過程中，很容易受到地質、井深結構、設備等各種因素的影響，導致鉆井效率大大降低，所以，應加大對鉆井新技術的研究，在實際工作中，采取有效的技術措施，使用防斜打直技術，注重提升深部井段的鉆井速度，減少技術套管的磨損，提高大直徑井段的鉆井速度，提高小直徑井段的鉆井速度，提升深井鉆井技術。